Снижает ли уменьшение скорости вращения вентилятора в печи с принудительной подачей воздуха её эффективность?

Это старая тема, но я всё же поделюсь своим опытом: у меня есть печь на жидком топливе, и в какой-то момент кто-то (специалист по печам) отрегулировал скорость вращения вентилятора, думая, что так будет поступать больше горячего воздуха, так как он будет медленнее нагреваться перед подачей в дом. На самом деле это привело к тому, что печь стала работать в режиме короткого цикла: она работала около 4,5 минут, затем выключалась и сразу же включалась снова, и так до тех пор, пока не достигалась заданная температура. Поняв это после долгих поисков, я в конце концов увеличил скорость вращения вентилятора. Поначалу казалось, что это решило проблему, но неделю спустя, лёжа в постели, я услышал, как он делает то же самое, только гораздо дольше. Поэтому я снова немного увеличил скорость, и это, похоже, решило проблему. (К вашему сведению, фильтр был чистым, а печь недавно прошла техобслуживание, и всё это было до того, как я начал изучать проблему коротких циклов)

Поэтому всем, кто собирается снизить скорость вращения вентилятора, следует соблюдать осторожность и внимательно следить за работой системы.

Большинство бытовых печей были установлены компанией, предложившей самую низкую цену. При этом у подрядчика нет реального стимула делать всё правильно. О надлежащем возврате тепла редко задумываются. Иногда при меньшем расходе воздуха он дольше находится в теплообменнике, что позволяет ему нагреваться сильнее. Как специалист по системам управления и контроля, я редко сталкиваюсь с недостаточным расходом воздуха в больших зданиях. Единственная альтернатива — повысить температуру на выходе. Теплообмен требует времени.

Я могу предположить, что меньшее количество «циклов прогрева» (которые также включают в себя включение вентилятора) может что-то сэкономить (а также снизить скорость вращения вентилятора = уменьшить потребление электроэнергии)... но, как уже отмечали другие, во время работы (особенно если печь менее эффективна) она выводит выхлопные газы в дымоход, что не может быть хорошо. Судя по некоторым случайным комментариям в Google: http://www.inspectorsjournal.com/Forum/topic.asp?TOPIC_ID=8998& — похоже, все согласны с тем, что это снижает эффективность, но может повысить комфорт [например, за счёт устранения холодных участков или снижения уровня шума] :)

Однако, особенно в случае с высокоэффективной печью, снижение расходов на электроэнергию может компенсировать «потери в дымоходе». В различных рекламных объявлениях о высокоэффективных печах с регулируемой скоростью вращения вентилятора их называют «более энергоэффективными» (обратите внимание на разницу между вентилятором с регулируемой скоростью вращения и высокоэффективной печью: это разные устройства. Например, вентилятор с регулируемой скоростью вращения можно установить на печь с низкой эффективностью). Обратите также внимание, что всегда есть только «один вентилятор», но этот вентилятор может работать с переменной скоростью и т. д., а может и не работать.

По теме: двухступенчатая печь работает за счёт выделения меньшего количества газа, что может повысить её эффективность. Возможно, здесь можно сделать то же самое (уменьшить подачу воздуха и газа).

Кроме того, если у вас, например, печь с регулируемой скоростью нагрева, то, поскольку она работает непрерывно и устраняет «холодные зоны», вы можете установить более низкую температуру, чем при периодическом включении и выключении.

В качестве примечания: снижение скорости вращения вентилятора печи (отопителя), по-видимому, следует производить только в том случае, если это не приводит к снижению «теплового подъёма» (разницы температур между всасываемым и подаваемым воздухом, если я правильно понимаю, также известной как «дельта Т») ниже рекомендованного производителем значения для данной печи. Если он выйдет из строя, то в «очень холодные дни» (когда печь будет часто включаться) может произойти автоматическое отключение, если теплообменник не охладится должным образом, FWIW. И я бы предположил, что не стоит доводить его до предела, так как со временем ситуация может немного измениться (фильтр станет грязнее, лопасти — ещё грязнее).

Что касается тепловых насосов, то более высокая скорость вращения внешнего вентилятора может снизить потери в меди i2r и потери на вихревые токи в железе из-за гистерезиса. Эти две потери составляют величину тепловых потерь. Сужение петли гистерезиса приведёт к:

• Повышенная проницаемость
• Более низкая удерживающая способность
• Более низкая Коэрцитивная сила
• Более низкое сопротивление
• Более низкий остаточный магнетизм

Это приводит к уменьшению петли гистерезиса и повышению эффективности двигателя за счёт снижения потерь на вихревые токи в железе.

У меня есть печь/тепловой насос Carrier с дорогим управляющим термостатом, который напрямую взаимодействует с тепловым насосом. Он поддерживает три постоянные скорости вращения вентилятора, а также автоматическую скорость вращения вентилятора и переменную скорость горения, а также скорость вращения компрессора и вентилятора. В нерабочее время я держу скорость вращения вентилятора на низкой или средней отметке. Автоматическая функция редко срабатывает при достижении заданного значения. Постоянная циркуляция воздуха при более низкой заданной температуре поддерживает комфортную температуру в доме. Ночью при ещё более низкой заданной температуре я переключаю скорость вращения вентилятора на автоматическую.

Да, эффективность теплообменника снизится. Потребление энергии вентилятором на более низкой скорости будет компенсироваться потерей инерции крыльчатки вентилятора. Но вам будет сложно измерить что-либо в вашем подвальном помещении.

Если вы хотите решить проблему с шумом в системе вентиляции, переместите фильтры возвратного воздуха из коридора в верхнюю часть возвратного воздуховода у печи.

Эмпирические Инженерные Ответы:

Да, вы сэкономите на электроэнергии, если будете использовать вентилятор на низкой мощности.

Нет, вы не сэкономите на газе/масле, если будете включать вентилятор на низкую мощность. Дело в том, что при низкой скорости движения воздуха над нагревательным элементом в циркулирующий воздух поступает меньше единиц BTU, и они просто уходят в выхлопную трубу.

Разница между двумя вышеуказанными цифрами — это ваша экономия или расходы.

В настоящее время я активно изучаю этот предмет, так как в этом году намерен сократить свои расходы на электроэнергию в зимний период.

При цене на печное топливо в 4,5 доллара за галлон я могу с уверенностью сказать, не прибегая к измерениям, что работа вентилятора на низкой мощности НЕ является более эффективной с точки зрения затрат. Я как раз занимаюсь переоборудованием вентилятора, чтобы он работал на высокой мощности вместе с печью. В подтверждение этого: я нашёл руководство по эксплуатации моей печи, в котором говорится: «Если у вас установлен змеевик для кондиционирования воздуха, вам следует переключить скорость вращения вентилятора печи на высокую, чтобы компенсировать снижение воздушного потока, вызванное наличием охлаждающего змеевика в камере».

Я также заметил, что на низкой скорости моей печи требуется НЕ МЕНЕЕ 1 часа непрерывной работы, чтобы повысить температуру в доме на 6 градусов по Фаренгейту. На высокой скорости это занимает 30–40 минут. С форсункой, потребляющей 1 галлон в час, я экономлю НЕ МЕНЕЕ 30 % мазута, а также ещё 20–30 минут работы вентилятора, то есть экономлю не менее 30–50 % времени работы. Я не проводил измерений, чтобы узнать, сколько электроэнергии потребляет мой вентилятор на низкой и высокой скорости. Но я почти уверен, что на высокой скорости он потребляет меньше электроэнергии, чем на низкой. Я знаю, что вся моя печь безопасно работает от 15-амперного выключателя, когда вентилятор работает на высокой скорости, горелка включена, увлажнитель работает, а водяной насос для опорожнения увлажнителя работает. Таким образом, мой вентилятор не может потреблять так много электроэнергии на высокой скорости.

Таким образом, очевидно, что работа вентилятора печи на низкой скорости более эффективна только в том случае, если стоимость топлива для отопления намного ниже стоимости электроэнергии, необходимой для более быстрой работы вентилятора.

Если производитель печи поставляет для этого устройства другие горелки, вы рискуете столкнуться с преждевременным выходом из строя. Теплообменник может перегреться и выйти из строя, если вентилятор не отводит достаточное количество тепла. Правильная подборка воздуховодов может решить вашу проблему. Иногда для достижения необходимого давления и скорости потока приходится добавлять дополнительные воздуховоды.

После небольшого исследования (переведено с помощью «безумных навыков Google») я нашёл статью, в которой утверждается, что снижение скорости вращения вентилятора может повысить эффективность. Я не совсем в этом уверен, поскольку это утверждение сделано компанией, которая продаёт вентиляторы с регулируемой скоростью вращения для модернизации систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Я бы подумал, что регулировка нагревательного элемента позволит сэкономить больше энергии, чем снижение энергопотребления вентилятора, но я сам не проводил исследований на эту тему. (Теплопередача не была одним из моих любимых предметов в колледже — извините, я больше увлекался динамическими системами.)

Отрывок из статьи:

Многие высокоэффективные газовые печи также экономят электроэнергию, необходимую для питания двигателя вентилятора, хотя эта экономия не учитывается в показателе AFUE. Это достигается за счет подключения сложного программируемого термостата к двигателю с регулируемой частотой вращения. В отличие от обычной системы, в которой печь включается, в течение нескольких минут на полную мощность подает горячий воздух в дом, а затем отключается, система с регулируемой частотой вращения или «переменной мощностью» позволяет вентилятору работать дольше на более низких оборотах. Она обеспечивает более тихий, равномерный и комфортный обогрев, чем обычная печь, и не расходует электроэнергию без необходимости.

Для домовладельцев, которые хотят модернизировать существующую печь, а не заменять её, компания Emerson Electric предлагает эксклюзивный сменный двигатель вентилятора под названием Mark Z, который можно настроить на постоянную скорость ниже обычной. Он имеет три режима: 525 об/мин для экономии энергии, 900 об/мин для обогрева или 1100 об/мин для кондиционирования. По данным компании, более низкая скорость циркуляции снижает энергопотребление на 75%.

Если вы действительно хотите подойти к вопросу с научной точки зрения, вы можете провести эксперимент и опубликовать результаты здесь. Я бы посоветовал регистрировать разницу температур (внутри помещения и снаружи) и потребление энергии каждый день в течение месяца при высокой мощности вентилятора, а затем в течение месяца при низкой мощности вентилятора. Это даст вам наиболее достоверные результаты для вашей конкретной системы.

Вот что нужно записать в порядке важности:

1. Настройка обдува — вам потребуется значительное время как для режима MED, так и для режима MED-HI. Я бы сказал, что для каждого режима потребуется не менее двух недель, а может, и до месяца. Это зависит от того, насколько холодной обычно бывает погода зимой. Можно попробовать чередовать двухнедельные периоды в течение восьми недель.
2. Ежедневное потребление энергии — вам нужно будет снять показания электросчётчика. Если вы используете какую-либо мощную электронику или инструменты, которыми обычно не пользуетесь, возможно, вам стоит отмечать такие дни.
3. Средняя дневная температура наружного воздуха — эти данные позволят вам скорректировать работу системы отопления, вентиляции и кондиционирования с учётом изменения климата, которое приводит к увеличению/уменьшению нагрузки на систему. Не помешает также отметить максимальную/минимальную температуру за день.
4. Температура внутри термостата — если вы поддерживаете её на одном уровне (т. е. не выключаете и не опускаете температуру в течение дня), это не должно иметь большого значения.
5. Средняя скорость ветра в течение дня — высокая скорость ветра увеличивает коэффициент конвекции между наружными стенами и воздухом снаружи.
6. Осадки — накопление снега на крыше и влажность из-за осадков также могут влиять на скорость теплопередачи.

Последние два пункта (5 и 6) не так важны, но чем больше данных, тем лучше. (Поверьте, худшее, что может случиться со мной на работе, — это получение неубедительных результатов из-за недостаточного объёма данных в ходе дорогостоящего и трудоёмкого исследования.) В любом случае на сбор данных не должно уходить больше нескольких минут в день. Я не уверен, какую именно формулу использовал бы для нормализации результатов, но я почти уверен, что смог бы найти какую-то корреляцию, если бы у меня были данные для работы. Если в данных нет чёткого различия между скоростями обдува, то вы, скорее всего, в любом случае не сэкономите много денег, так что выбирайте то, что вам больше подходит.